操作手柄锁定式三工位机构及其操动方法
【专利摘要】本发明涉及一种操作手柄锁定式三工位机构及其操动方法，是针对解决现有同类高压开关产品中操动机构的三工位结构设计欠佳的技术问题而设计。其要点是该机构的工位板设有三个工位的板孔，螺母板一侧的锁定销伸出工位板的其中一板孔，工位板的板孔分别与解锁轴上解锁板的解锁销相对；螺母板通过丝杆、螺母轴固定于第二安装板与第三安装板之间，丝杆伸出第三安装板的一端丝杆齿轮与前齿轮啮合。所述解锁轴一端的锁销板与设置于第三安装板外侧的解锁杆一端连接，锁定状态和转换工位状态下的弹簧为原状态，该端解锁杆伸出锁销板的滑孔；解锁杆另一端的第一解锁件另一端设有限位轴，限位轴通过导向罩壳与摇柄的限位齿轮啮合，第一解锁件设有手柄轴。
【专利说明】操作手柄锁定式三工位机构及其操动方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及高压开关的三工位机构，是一种操作手柄锁定式三工位机构及其操动方法。
【背景技术】
[0002]高压开关，或称高压断路器，其不仅可以切断或闭合高压电路中的空载电流和负荷电流，而且当系统发生故障时通过继电器保护装置的作用，切断过负荷电流和短路电流，它具有相当完善的灭弧结构和足够的断流能力。其操动过程中主要涉及控制高压开关合闸、分闸、接地三个工位，即操动机构处于合闸位置时，不能进行接地操作，处于接地位置时，则不能进行合闸操作；从而保证高压开关操动机构的安全性，防止错误操作导致安全事故发生。此类三工位锁定机构如中国专利文献中披露的申请号201310668316.3，申请公布日2014.04.09，发明名称“三工位隔离开关工位锁定机构”；该机构包括隔离开关主轴和固定在隔离开关框架上的操作面板，隔离开关主轴与一根手柄驱动轴嵌套安装并能够相对轴向移动，手柄驱动轴上安装有一个能够驱动手柄驱动轴和隔离开关主轴同步转动的手柄，操作面板内侧设置有定位销，隔离开关主轴上固定安装有位于操作面板内侧的限位套，限位套的前端面上设置有限位凹槽，限位套后端面与隔离开关主轴的轴端之间安装有压缩弹簧。采用上述的结构后，当需要分合闸操作时，转动手柄可以通过定位销与定位套进行限位，完全杜绝了分合闸操作过程中操作力度不同而出现的误操作现象。但上述三工位锁定机构设计联动、联锁效果较差，主要通过手柄驱动轴直接实现其操作目的。
【发明内容】
[0003]为克服上述不足，本发明的目的是向本领域提供一种操作手柄锁定式三工位机构及其操动方法，使其解决现有同类高压开关产品中操动机构的三工位结构设计欠佳的技术问题。其目的是通过如下技术方案实现的。
[0004]一种操作手柄锁定式三工位机构，该机构的第一安装板、第二安装板、第三安装板分别通过支撑轴依次连接构成两层操动间隙的架体结构，第一安装板与第二安装板之间的操动间隙内设有依次相互哨合的第一输出轴齿轮、第一过渡轴齿轮、第二输出轴齿轮、第二过渡轴齿轮和第三输出轴齿轮，第一、第二、第三输出轴齿轮分别连接第一、第二、第三输出轴，第二输出轴为主动轴，第二安装板与第三安装板之间的操作间隙内设有工位板、螺母板；摇柄的一端设有摇柄销，第二输出轴齿轮的齿轮轴上摇柄侧端部设有对称的开口槽，摇柄通过摇柄销与所述齿轮轴的开口槽扣合；其结构设计要点是所述第二输出轴齿轮、第二过渡轴齿轮的齿轮轴分别伸出第三安装板，并分别与摇柄、前齿轮连接，工位板通过解锁轴设置于第二安装板与第三安装板之间的操作间隙内，工位板设有三个工位的板孔，螺母板一侧的锁定销伸出工位板的其中一板孔，锁定销设置于螺母板的该侧端角，锁定销内设有压簧，工位板的板孔分别与解锁轴上解锁板的解锁销相对；螺母板通过丝杆、螺母轴固定于第二安装板与第三安装板之间，丝杆的一端伸出第三安装板，该端的丝杆齿轮与前齿轮啮合；该机构的接地、合闸分闸三个工位即对应工位板的板孔，摇柄通过第二输出轴齿轮、第二过渡轴齿轮、前齿轮、丝杆齿轮、丝杆带动螺母板在螺母轴上来回移动时，即完成三个工位之间的切换，即当螺母板的锁定销插入对应的板孔时，原板孔内的解锁销被推出，对应的工位即可被锁定。
[0005]所述解锁轴的一端伸出第三安装板，并设有锁销板，锁销板与设置于第三安装板外侧的解锁杆一端连接，解锁杆的该端设有套块、弹簧和挡卡片，套块通过限位轴连接于第三安装板，弹簧分别与套块、挡卡片相抵，锁定状态和转换工位状态下的弹簧为原状态，该端解锁杆伸出锁销板的滑孔，并在解锁杆的末端设有螺母；解锁杆的另一端与第一解锁件的一端连接，第一解锁件的另一端设有限位轴，限位轴的末端设有平键面，限位轴通过导向罩壳与摇柄的限位齿轮啮合，第一解锁件设有手柄轴；该机构的工位被锁定时，解锁轴带动解锁杆向锁销板侧移动，第一解锁件的限位轴插入摇柄的限位齿轮，摇柄无法转动；工位解锁时，拔出第一解锁件的同时摇动摇柄，直至丝杆带动螺母板的锁定销脱落工位板的板孔，第一解锁件带动解锁销插入工位板的板孔，该机构即可解锁，继续转动摇柄，即可进行工位的转换。
[0006]综上所述，该机构是一种通过解锁销、锁定销、丝杆传动实现三工位或多工位的高压断路器，即摇柄摇到工位时，螺母板的锁定销插入工位板上接地、合闸、分闸三个工位板孔的其中一个，并通过第一解锁件锁住摇柄，此时该机构的输入、输出都被锁定，以免误操作将锁定销破坏掉。同时，该机构在工位转换过程中，摇柄拨不出来，从而防止未到工位误合断路器；解锁时，通过第一解锁件的手柄轴拔出第一解锁件，摇柄即可解锁，并进行工位转换操作。
[0007]所述螺母板上锁定销对称另一侧的另一端角设有螺母杆，螺母杆的末端设有滚子，第二解锁件的安装板侧面设有波形块，滚子与第二解锁件的波形块相抵，波形块中间边沿的弧形槽两端分别设有边槽，即第二解锁件的两端分别通过支座固定于第二安装板与第三安装板之间的外径，第二解锁件的两端套入支座的支座轴，第二解锁件的导向罩壳端设有导向杆，导向杆伸入导向罩壳，并与第一解锁件的限位轴上平键面相对。上述第二解锁件在该机构位于解锁状态时，起到防止第一解锁件的限位轴插入摇柄的限位齿轮，从而使摇柄位于解锁状态时能继续转动，完成工位转换；同时，该机构的工位转换操作结束后，第一解锁件通过解锁轴带动，使第一解锁件的限位轴插入摇柄的限位齿轮，通过导向杆抬升第二解锁件。
[0008]所述第一解锁件两端的限位轴、解锁杆之间设有手柄轴和钩杆，钩杆设置于解锁杆与限位轴之间内侧的第三安装板侧，钩杆对称的第一解锁件外侧边设有手柄轴，即手柄轴与解锁杆、钩杆、限位轴的轴向垂直设置，解锁杆、钩杆、限位轴的轴向相互平行设置；钩杆一端倒钩的钩槽位于摇柄的限位槽，钩杆位于导向罩壳下方，限位槽形成于摇柄的限位齿轮与限位套之间。上述第一解锁件的钩杆结构和摇柄的限位槽结构，用于该机构位于工位解锁状态操作时，通过第一解锁件上钩杆的倒钩锁紧摇柄的限位槽，防止摇柄被拔出。
[0009]所述螺母板上的锁定销对称的另一侧边设有指示杆，指示杆末端的端套与指示牌的滑孔连接，指示牌通过滑孔两侧的定位销与导向板的导向孔连接，即斜向设置的指示牌滑孔通过定位销与垂直设置的导向板导向孔相对；导向板位于第三安装板与第二安装板之间的间隙，导向板设置于第二安装板，指示牌的指示面板位于第三安装板的解锁杆侧，指示面板设有工位状态标识。从而在通过摇柄带动丝杆上螺母板来回移动时，螺母板上的指示杆亦可通过导向板带动指示牌上下移动，从而通过指示牌上指示面板的接地、分闸、合闸标识，显示该机构不同的位置状态。
[0010]本发明结构设计合理，联锁、联动效果好，操动机构的锁定、解锁、转换操作方便；其适合作为高压开关中操动机构的三工位机构使用，及其同类产品的结构改进。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本发明的工位锁定结构示意图，图中箭头为第一解锁件的锁定方向。
[0012]图2是本发明的工位解锁结构示意图，图中箭头为第一解锁件的解锁方向、锁销板转动方向，以及第二解锁件的移动方向。
[0013]图3是本发明的工位转换结构示意图，图中箭头为第二解锁件的移动方向，第一解锁件的锁定方向。
[0014]图4是图3摇柄拔出状态下省略第三安装板的结构示意图。
[0015]图5是图4的底部结构示意图，图中增加了第三安装板。
[0016]图6是本发明的摇柄结构示意图。
[0017]图7是本发明的螺母板结构示意图。
[0018]图8是本发明的第二解锁件结构示意图。
[0019]图9是本发明的第一解锁件结构示意图。
[0020]图10是本发明的架体结构示意图。
[0021]附图序号及名称:1、第一安装板,2、第二安装板，3、解锁轴，4、工位板，5、解锁销，6、锁定销，7、锁销板，8、弹簧，9、套块，10、解锁杆，11、第三安装板，12、摇柄，13、第一解锁件，1301、手柄轴，1302、限位轴，1303、钩杆，14、导向罩壳，15、导向杆，16、滚子，17、第一输出轴齿轮，18、第一过渡轴齿轮，19、第二解锁件，1901、波形块，20、第二输出轴齿轮，21、第二过渡轴齿轮，22、第三输出轴齿轮，23、支撑轴，24、指示牌，25、导向板，26、螺母杆，27、丝杆，28、丝杆齿轮，29、前齿轮，30、螺母轴，31、挡卡片，32、定位销，33、摇柄销，34、限位套，35、限位齿轮，36、螺母板，37、指示杆，38、端套。
【具体实施方式】
[0022]现结合附图，对本发明结构和使用作进一步描述。如图1?图10所示，该机构的第一安装板1、第二安装板2、第三安装板11分别通过支撑轴23依次连接构成两层操动间隙的架体结构，第一安装板与第二安装板之间的操动间隙内设有依次相互啮合的第一输出轴齿轮17、第一过渡轴齿轮18、第二输出轴齿轮20、第二过渡轴齿轮21和第三输出轴齿轮22,第一、第二、第三输出轴齿轮分别连接第一、第二、第三输出轴,第二输出轴为主动轴,第二安装板与第三安装板之间的操作间隙内设有工位板4、螺母板36 ;摇柄12的一端设有摇柄销33，第二输出轴齿轮的齿轮轴上摇柄侧端部设有对称的开口槽，摇柄通过摇柄销与所述齿轮轴的开口槽扣合。具体结构如下:第二输出轴齿轮、第二过渡轴齿轮的齿轮轴分别伸出第三安装板，并分别与摇柄、前齿轮29连接，工位板通过解锁轴3设置于第二安装板与第三安装板之间的操作间隙内，工位板设有三个工位的板孔，螺母板36 —侧的锁定销6伸出工位板的其中一板孔，锁定销设置于螺母板的该侧端角，锁定销内设有压簧，工位板的板孔分别与解锁轴上解锁板的解锁销5相对；螺母板通过丝杆27、螺母轴30固定于第二安装板与第三安装板之间，丝杆的一端伸出第三安装板，该端的丝杆齿轮28与前齿轮啮合。解锁轴的一端伸出第三安装板，并设有锁销板7，锁销板与设置于第三安装板外侧的解锁杆10一端连接，解锁杆的该端设有套块9、弹簧8和挡卡片31，套块通过限位轴连接于第三安装板，弹簧分别与套块、挡卡片相抵，锁定状态和转换工位状态下的弹簧为原状态，该端解锁杆伸出锁销板的滑孔，并在解锁杆的末端设有螺母；解锁杆的另一端与第一解锁件13的一端连接，第一解锁件的另一端设有限位轴1302，限位轴的末端设有平键面，限位轴通过导向罩壳14与摇柄的限位齿轮35哨合,第一解锁件设有手柄轴1301。
[0023]同时，螺母板上锁定销对称另一侧的另一端角设有螺母杆26，螺母杆的末端设有滚子16，第二解锁件19的安装板侧面设有波形块1901，滚子与第二解锁件的波形块相抵，波形块中间边沿的弧形槽两端分别设有边槽，即第二解锁件的两端分别通过支座固定于第二安装板与第三安装板之间的外径，第二解锁件的两端套入支座的支座轴，第二解锁件的导向罩壳端设有导向杆15，导向杆伸入导向罩壳，并与第一解锁件的限位轴上平键面相对。第一解锁件两端的限位轴、解锁杆之间设有手柄轴1301和钩杆1303，钩杆设置于解锁杆与限位轴之间内侧的第三安装板侧，钩杆对称的第一解锁件外侧边设有手柄轴，即手柄轴与解锁杆、钩杆、限位轴的轴向垂直设置，解锁杆、钩杆、限位轴的轴向相互平行设置；钩杆一端倒钩的钩槽位于摇柄的限位槽，钩杆位于导向罩壳下方，限位槽形成于摇柄的限位齿轮与限位套34之间。螺母板上的锁定销对称的另一侧边设有指示杆37，指示杆末端的端套38与指示牌24的滑孔连接，指示牌通过滑孔两侧的定位销32与导向板2)的导向孔连接，即斜向设置的指示牌滑孔通过定位销与垂直设置的导向板导向孔相对；导向板位于第三安装板与第二安装板之间的间隙，导向板设置于第二安装板，指示牌的指示面板位于第三安装板的解锁杆侧，指示面板设有合闸、分闸、接地三个工位状态标识。
[0024]如图1所示，工位被锁定时，摇柄12带动第二输出轴齿轮20、第二过渡轴齿轮21、前齿轮29、丝杆齿轮28依次转动，丝杆27带动螺母板36发生位移，锁定销6通过锁定销内压簧的力插入工位板4的其中一板孔，从而该机构锁定工位；此时，螺母板上螺母杆26的滚子16位于第二解锁件19上波形块1901的直线位置，第二解锁件和导向杆15通过螺母杆向上抬起，第一解锁件13的限位轴1302插入摇柄12的限位齿轮35，第一解锁件的钩杆1303离开摇柄的限位槽；此时，摇柄可以拔出，但不能转动。
[0025]如图2所示，解工位锁定时，通过第一解锁件的手柄轴1301带动第一解锁件向外移动，第一解锁件的解锁杆10带动解锁轴3顺时针转动，弹簧8发生形变，解锁轴的解锁销5压住螺母板的锁定销，解锁销插入工位板的板孔；同时，转动摇柄，带动丝杆运动，螺母板上螺母杆的滚子移动至第二解锁件的弧形槽位置，第二解锁件通过自重向下移动挡住第一解锁件的限位轴，第一解锁件限位于导向杆；第一解锁件的钩杆与摇柄的限位槽扣合，此时，摇柄不能拔出，但可以转动。松开第一解锁件的手柄轴，继续摇动摇柄，即可带动第二输出轴齿轮、第二过渡轴齿轮、前齿轮、丝杆齿轮依次转动，丝杆带动螺母板发生位移，进行工位的切换。
[0026]如图3所示，转换工位(合闸、分闸、接地切换操作)时，松开第一解锁件的手柄轴，第一解锁件在弹簧的作用下，解锁杆往锁销板侧运动，弹簧复位至原状态，第二解锁件的导向杆与第一解锁件上限位轴的平键面相抵，第一解锁件的限位轴保持与限位齿轮的脱离，第一解锁件的钩杆与摇柄的限位槽脱离；摇动摇柄，螺母板沿丝杆轴向运动，螺母板上螺母杆的滚子离开第二解锁件的弧形槽，即第二解锁件的波形块由弧形槽再次滑动至直线位置，将第二解锁件往上抬；此时，摇柄可以拔出，也可以转动。同时，带动第二解锁件的导向杆往上抬，导向杆离开第一解锁件的限位轴；直至丝杆带动螺母板移动至锁定销与另一工位板的板孔扣合，锁定销通过解锁销带动解锁轴转动，解锁轴通过解锁杆带动第一解锁件的限位轴再次顶起导向，插入限位齿轮；此时，螺母板上螺母杆的滚子位于第二解锁件上波形块的直线位置，继续摇动摇柄到工位时，该机构的工位再次被锁定。
[0027]即继续摇动摇柄到工位时，螺母板上的锁定销在压簧的作用下弹出，使解锁轴的解锁销脱离工位板的板孔，然后解锁轴带动解锁轴逆时针转动，再带动第一解锁件向锁销板侧移动。此时，第一解锁件上的限位轴进入限位齿轮内，摇柄无法转动；同时带动第一解锁件的钩杆离开摇柄的限位槽，第二解锁件通过第一解锁件的限位轴顶起导向杆而带动抬起，该机构回到图1状态。
【权利要求】
1.一种操作手柄锁定式三工位机构，该机构的第一安装板(I)、第二安装板(2)、第三安装板(11)分别通过支撑轴(23)依次连接构成两层操动间隙的架体结构，第一安装板与第二安装板之间的操动间隙内设有依次相互啮合的第一输出轴齿轮(17)、第一过渡轴齿轮(18)、第二输出轴齿轮(20)、第二过渡轴齿轮(21)和第三输出轴齿轮(22),第一、第二、第三输出轴齿轮分别连接第一、第二、第三输出轴，第二输出轴为主动轴，第二安装板与第三安装板之间的操作间隙内设有工位板(4 )、螺母板(36 );摇柄(12 )的一端设有摇柄销(33 )，第二输出轴齿轮的齿轮轴上摇柄侧端部设有对称的开口槽，摇柄通过摇柄销与所述齿轮轴的开口槽扣合；其特征在于: 所述第二输出轴齿轮(20)、第二过渡轴齿轮(21)的齿轮轴分别伸出第三安装板(11)，并分别与摇柄(12)、前齿轮(29)连接，工位板(4)通过解锁轴(3)设置于第二安装板(2)与第三安装板之间的操作间隙内，工位板设有三个工位的板孔，螺母板(36 ) 一侧的锁定销(6)伸出工位板的其中一板孔，锁定销设置于螺母板的该侧端角，锁定销内设有压簧，工位板的板孔分别与解锁轴上解锁板的解锁销(5)相对；螺母板通过丝杆(27)、螺母轴(30)固定于第二安装板与第三安装板之间，丝杆的一端伸出第三安装板，该端的丝杆齿轮(28)与前齿轮啮合； 所述解锁轴的一端伸出第三安装板，并设有锁销板(7)，锁销板与设置于第三安装板外侧的解锁杆(10) —端连接，解锁杆的该端设有套块(9)、弹簧(8)和挡卡片(31)，套块通过限位轴连接于第三安装板，弹簧分别与套块、挡卡片相抵，锁定状态和转换工位状态下的弹簧为原状态，该端解锁杆伸出锁销板的滑孔，并在解锁杆的末端设有螺母；解锁杆的另一端与第一解锁件(13)的一端连接，第一解锁件的另一端设有限位轴(1302)，限位轴的末端设有平键面，限位轴通过导向罩壳(14)与摇柄的限位齿轮(35)啮合，第一解锁件设有手柄轴(1301)。
2.根据权利要求1所述的操作手柄锁定式三工位机构，其特征在于所述螺母板(36)上锁定销(6)对称另一侧的另一端角设有螺母杆(26)，螺母杆的末端设有滚子(16)，第二解锁件(19)的安装板侧面设有波形块(1901)，滚子与第二解锁件的波形块相抵，波形块中间边沿的弧形槽两端分别设有边槽，即第二解锁件的两端分别通过支座固定于第二安装板(2)与第三安装板(11)之间的外径，第二解锁件的两端套入支座的支座轴，第二解锁件的导向罩壳端设有导向杆(15),导向杆伸入导向罩壳(14),并与第一解锁件的限位轴(1302)上平键面相对。
3.根据权利要求1所述的操作手柄锁定式三工位机构，其特征在于所述第一解锁件(13)两端的限位轴(1302)、解锁杆(10)之间设有手柄轴(1301)和钩杆(1303)，钩杆设置于解锁杆与限位轴之间内侧的第三安装板侧，钩杆对称的第一解锁件外侧边设有手柄轴，即手柄轴与解锁杆、钩杆、限位轴的轴向垂直设置，解锁杆、钩杆、限位轴的轴向相互平行设置；钩杆一端倒钩的钩槽位于摇柄的限位槽，钩杆位于导向罩壳(14)下方，限位槽形成于摇柄(12)的限位齿轮(35)与限位套(34)之间。
4.根据权利要求1所述的操作手柄锁定式三工位机构，其特征在于所述螺母板(36)上的锁定销(6)对称的另一侧边设有指示杆(37)，指示杆末端的端套(38)与指示牌(24)的滑孔连接，指示牌通过滑孔两侧的定位销(32)与导向板(25)的导向孔连接，即斜向设置的指示牌滑孔通过定位销与垂直设置的导向板导向孔相对；导向板位于第三安装板(11)与第二安装板(2)之间的间隙，导向板设置于第二安装板，指示牌的指示面板位于第三安装板的解锁杆侧，指示面板设有工位状态标识。
5.根据权利要求1所述的操作手柄锁定式三工位机构的操动方法，其特征在于: 所述摇柄(12)带动第二输出轴齿轮(20)、第二过渡轴齿轮(21)、前齿轮(29)、丝杆齿轮(28)依次转动，丝杆(27)带动螺母板(36)发生位移，锁定销(6)通过锁定销内压簧的力插入工位板(4)的其中一板孔，从而该机构锁定工位；此时，螺母板上螺母杆(26)的滚子(16)位于第二解锁件(19)上波形块(1901)的直线位置，第二解锁件和导向杆(15)通过螺母杆向上抬起，第一解锁件(13)的限位轴(1302)插入摇柄(12)的限位齿轮(35)，第一解锁件的钩杆(1303)离开摇柄的限位槽； 解工位锁定时，通过第一解锁件的手柄轴(1301)带动第一解锁件向外移动，第一解锁件的解锁杆(10 )带动解锁轴(3 )顺时针转动，弹簧(8 )发生形变，解锁轴的解锁销(5 )压住螺母板的锁定销，解锁销插入工位板的板孔；同时，转动摇柄，带动丝杆运动，螺母板上螺母杆的滚子移动至第二解锁件的弧形槽位置，第二解锁件通过自重向下移动挡住第一解锁件的限位轴，第一解锁件限位于导向杆；第一解锁件的钩杆与摇柄的限位槽扣合，松开第一解锁件的手柄轴，继续摇动摇柄，即可带动第二输出轴齿轮、第二过渡轴齿轮、前齿轮、丝杆齿轮依次转动，丝杆带动螺母板发生位移，进行工位的切换； 即转换工位时，松开第一解锁件的手柄轴，第一解锁件在弹簧的作用下，解锁杆往锁销板侧运动，弹簧复位至原状态，第二解锁件的导向杆与第一解锁件上限位轴的平键面相抵，第一解锁件的限位轴保持与限位齿轮的脱离，第一解锁件的钩杆与摇柄的限位槽脱离；摇动摇柄，螺母板沿丝杆轴向运动，螺母板上螺母杆的滚子离开第二解锁件的弧形槽，即第二解锁件的波形块由弧形槽再次滑动至直线位置，将第二解锁件往上抬；同时，带动第二解锁件的导向杆往上抬，导向杆离开第一解锁件的限位轴；直至丝杆带动螺母板移动至锁定销与另一工位板的板孔扣合，锁定销通过解锁销带动解锁轴转动，解锁轴通过解锁杆带动第一解锁件的限位轴再次顶起导向，插入限位齿轮；此时，螺母板上螺母杆的滚子位于第二解锁件上波形块的直线位置，继续摇动摇柄到工位时，该机构的工位再次被锁定。
【文档编号】H01H31/04GK104241007SQ201410436377
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年8月29日 优先权日:2014年8月29日
【发明者】胡光福, 常秀文, 王世孝 申请人:浙江道笃智能开关有限公司